קבל: מכשיר, עקרון הפעולה, יישום

הַגדָרָה

המילה מעבה מגיעה מהמילה הלטינית condensatio, שמתורגמת לצבירה. בפיזיקה, מונח זה משמש לתיאור נישה שלמה של מוצרי חשמל, שמטרתם לעבוד כמכשיר לאחסון אנרגיה. כמות האנרגיה המצטברת תלויה בקיבולת ובריבוע המתח על הלוחות שלה, חלקי 2. במקרה זה, הזרם זורם דרכו רק במהלך תהליך הטעינה. אבל דבר ראשון.

E = (CU²)/2

במילים פשוטות, קבל הוא מכשיר המסוגל לאגור בו אנרגיה שדה חשמלי. בגרסה הפשוטה ביותר, הוא מורכב משני מוליכים (צלחות) המופרדים על ידי דיאלקטרי. באיור למטה, אתה רואה דיאגרמה פשוטה של ​​התקן קבל שטוח חיצוני. הסמל בתרשים הוא 2 קווים בגובה 8 מ"מ, במרחק של 1.5 מ"מ זה מזה.

עקרון הפעולה

כעת, כאשר אנו יודעים כיצד אלמנט זה מצוין בתרשימים, עלינו לשקול את עקרון הפעולה של הקבל. כאשר לוחות הקבל מחוברים למקור מתח, מטענים חשמליים מהמסוף החיובי והשלילי של ה-MT ממהרים אל הלוחות ומצטברים עליהם.

הזרם החשמלי מופרע לאחר טעינת הקבל לקיבולת הנומינלית, מכיוון שיש שכבה דיאלקטרית בין הלוחות, הוא לא יכול לזרום כל הזמן. כאשר אספקת החשמל מנותקת, יישארו מטענים על הקבל, מה שאומר שהמתח יישאר במסופים שלו.

המטענים שנצברו בכל אחת מהצלחות מנוגדים. בהתאם לכך, הלוח שהיה מחובר למסוף החיובי של מקור הכוח טעון חיובי, וזו למסוף השלילי טעון שלילי. עקרון הפעולה של מוצר זה מבוסס על משיכה של מטענים לא דומים במעגל חשמלי.

במילים פשוטות, הקבל יאגור את האנרגיה שהועברה ממקור הכוח – זו מטרתו. עם זאת, בפועל ישנם הפסדים ונזילות שונות.

מעניין! בנק ליידן הוא אב הטיפוס של קבלים מודרניים, שנולדו ב-1745. מכשיר זה היה מסוגל לאגור אנרגיה ולחלץ ניצוצות כאשר הלוחות שלו היו סגורים. אתה יכול לראות את המראה והבנייה למטה.

ובאיור למטה אתה יכול לראות את העיצוב של הקבל השטוח הפשוט ביותר - שתי לוחות מופרדים על ידי דיאלקטרי:

מכיוון שהקיבול עומד ביחס ישר לשטח הלוחות וביחס הפוך למרחק ביניהם, על מנת להגדיל את הקיבול, מהנדסים פיתחו מספר צורות אחרות של קבלים. לדוגמה, צלחות התגלגלו לספירלה - כך שהשטח שלהם הפך גדול פי כמה עם אותם מידות כוללות, כמו גם פתרונות גליליים וכדוריים.

אחד מחוקי הקומוטציה קובע כי המתח על פני לוחות הקבלים אינו יכול להשתנות באופן פתאומי, דבר המודגם במיניאטורה הבאה.

צפיות

ניתן לסווג קבלים לפי קריטריונים שונים.

לפי קביעות קיבולת:

• קבוע.
• משתנים. הקיבולת שלהם ניתנת לשינוי ידנית על ידי המפעיל (המשתמש) של המכשיר, או בהשפעת מתח (כמו ב-varicaps ו-varicons).

לפי קוטביות המתח המופעל:

• לא קוטבי - יכול לעבוד במעגלי AC.
• קוטבי - אם המתח מחובר בקוטביות שגויה, הוא ייכשל.

בהתאם למקום השימוש ברכיבים אלה, ניתן להבחין בין אפשרויות חומר שונות:

• קבלי נייר ומתכת-נייר מוכרים לרבים, נפוצים בימי ברית המועצות בצורה של לבנים מלבניות עם סימונים כמו "MBGCH". אתה יכול לראות את המראה של סוג זה של קבלים למטה. הם לא קוטביים.
• קרמיקה - לעתים קרובות הם מסננים הפרעות בתדר גבוה, ואת היתריות היחסית מאפשר לך לייצר רכיבים רב שכבתיים בעלי קיבולת דומה לאלקטרוליטים (יקר), לא רגישים ל קוטביות.
• סרטים - נפוץ בצורה של רפידות חומות, לא יקרות, בשימוש בכל מקום. הם מאופיינים בזרם דליפה נמוך, קיבולת קטנה, מתח הפעלה גבוה וחוסר רגישות לקוטביות של המתח המופעל.
• עם דיאלקטרי אוויר. הדוגמה הטובה ביותר של אלמנט כזה היא קבל כוונון של מעגל תהודה ממקלט רדיו, הקיבולת של אלמנטים כאלה היא קטנה, אבל זה נוח לשנות את זה.
• אלקטרוליטי - אלה הם אלמנטים בצורה של חביות; לרוב הם מותקנים כמסנן של אדוות רשת ביחידת אספקת חשמל. העיצוב ועיקרון הפעולה מאפשרים לך לקבל קיבולת גדולה עם גודל קטן, אבל עם הזמן הם יכולים להתייבש, לאבד קיבולת או להתנפח. אתה יכול לראות איך מוצרים אלה נראים במצב טוב למטה. שכבה דקה של תחמוצת מתכת משמשת כדיאלקטרי. אם ה-PSU משתמש בקבלים עם דיאלקטרי מ-AL₂O₃ - מה שנקרא "אלקטרוליטים מאלומיניום", ואז טנטלום (Ta₂0₅ - הם שייכים גם לאלקטרוליטים) קבלים, כי יש להם זרם דליפה נמוך יותר, התנגדות גדולה יותר להשפעות חיצוניות, בניגוד לקודמים, אלומיניום.
• פולימר - מסוגל לעמוד בזרמי דחף גבוהים, לעבוד בטמפרטורות נמוכות

מאפיינים טכניים עיקריים

אם אתה מתקן או מפתח מכשיר אלקטרוני, תצטרך לבחור קבל מתאים כדי להחליף את הכושל. ולשם כך אתה צריך להכיר את המאפיינים הטכניים הבסיסיים של הקבל, שבהם תלויה פעולתו במעגל החשמלי.

קיבולת מדורגת. זה מאפיין את המטרה העיקרית של רכיב - איזה מטען הוא יכול לאחסן. המאפיין העיקרי נמדד בפאראדות [F]. עם זאת, יחידת מדידה כזו גדולה מדי, לכן משתמשים בשברים:

• Milifarads, mF - 0, 001 F (10^-3);
• Microfarads, μF - 0, 000 001 F (10^-6);
• Nanofarads, nF - 0, 000 000 001 F (10^-9);
• Picofarads, pF - 0, 000 000 000 001 F (10^-12).

המתח הנקוב הוא המתח שאליו ניתן להבטיח שהקבל יפעל כרגיל. כאשר חריגה מערך זה, סביר להניח שיתרחש התמוטטות דיאלקטרי. זה יכול להיות מיחידות של וולט (עבור אלקטרוליטים) ועד אלפי וולט (סרט וקרמיקה). במהלך תיקונים, ערך זה לא צריך להיות נמוך מזה של אחד שנכשל, גבוה יותר - אתה יכול!

סובלנות סטייה - כמה היכולת האמיתית יכולה להיות שונה מהנומינלי המוצהר. הוא יכול להגיע ל-20-30%, אך ישנם גם דגמים בעלי דיוק גבוה עם סובלנות של עד 1% - לשימוש ברשתות בהן נדרש דיוק מיוחד.

מקדם טמפרטורה של קיבולת - פרמטר זה חשוב עבור אלקטרוליטים. עם קבלים מאלומיניום, עם ירידה בטמפרטורה, הקיבולת יורדת וההתנגדות החשמלית עולה. ESR)

ESR, Equivalent Series Resistance, חשוב גם עבור אלקטרוליטים. במילים פשוטות, ככל שהוא גדול יותר, כך גרוע יותר. עבור צינורות נפוחים, ה-ESR עולה.

בטבלה למטה ניתן לראות את ערכי ה-ESR המותרים עבור קיבולות ומתחים נומינליים שונים.

היכן ולמה משתמשים בהם?

ובכל זאת, בואו נענה על השאלה "בשביל מה הקבל?" מנקודת מבט מעשית. לשם כך, שקול מספר תוכניות.

קבלים אלקטרוליטיים נמצאים בשימוש הנפוץ ביותר בתור המסנן שהוזכר כבר של אדוות רשת בספקי כוח. התרשים שלהלן מראה בדיוק היכן מותקן האלקטרוליט. ככל שהעומס גדול יותר, יש צורך בקיבולת האלקטרוליט גדולה יותר כדי להחליק את הפעימות.

המקום הבא בו נעשה שימוש בקבלים הוא מסנני מעבר גבוה ונמוך. התרשים שלהלן מציג תכלילים טיפוסיים. כך, במערכות אקוסטיות, בס, תדרים בינוניים ותדרים גבוהים מופצים דרך הרמקולים ללא שימוש ברכיבים פעילים.

ספקי כוח נטל משמשים לעתים קרובות לטעינת סוללות קטנות ולהספק התקנים בעלי הספק נמוך כגון נורות LED זולות, מכשירי רדיו ואחרים. קבל הסרט מותקן בסדרה עם התקן האספקה, ומגביל את הזרם בשל התגובתיות שלו - זהו עקרון הפעולה של מעגל כה פשוט.

Snubbers הם מכשירים שנועדו להגן על מתגי מוליכים למחצה ומגעי ממסר מעומסים הנובעים ממיתוג. בספקי כוח מודרניים בתדירות גבוהה, משתמשים בסנוברים מנגד וקבל, כגון בדרך, הפרמטרים העיקריים במעגל משתפרים והעומס על המקשים מופחת, כמו גם אובדן החשמל שלו חוֹם. עקרון הפעולה של הסנובר הוא להאט את הקצוות העולים ויורדים של המתח על המפתח באמצעות קבוע הזמן של מטען הקבל.

סיכום

בדקנו מהו קבל, כיצד הוא פועל ואיזו תפקיד הוא מבצע. למחקר מעמיק יותר, עליך להכיר מקרוב את סוגי הקבלים ואת התכונות המעשיות שלהם לעבודה במעגלים ויישומים שונים. כך, למשל, במקרים בהם נדרשים דיוק ואמינות מיוחדים, משתמשים באלקטרוליטים בעלי ESR נמוך או טנטלום, בעוד שאין הרבה הבדל במסנן על המיישר מה לשים.

לבסוף, אנו ממליצים לצפות בסרטונים שימושיים בנושא המאמר:

קרא גם:

• מה הם מוליכים, מוליכים למחצה ודיאלקטריים
• מהי קיבולת חשמלית
• שיטות לקביעת הקיבול של קבל